淺談研究地下水均衡的意義

  [摘  要】地下水均衡是以地下水為對象的研究，是研究地下水水量（熱量、鹽量）的收入與支出之間的數量關(guān)系。而研究人類(lèi)活動(dòng)影響下的地下水均衡，可以幫助我們定量評價(jià)、預測地下水在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，其水質(zhì)、水量的變化趨勢，并據此提出調控地下水動(dòng)態(tài)，使之朝有利方向發(fā)展的措施。研究地下水的均衡狀態(tài)，可預測地下水水量、水質(zhì)及與地下水有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)作用的變化及總體發(fā)展趨勢，有助于水動(dòng)力學(xué)、水文地球化學(xué)等方面基本理論的研究和驗證。

 

  [關(guān)鍵詞]地下水均衡人類(lèi)活動(dòng)補給排泄.

 

  地下水是水資源的重要組成部分，是構成并影響生態(tài)環(huán)境的重要因素。

 

  但在我國許多地區，目前都存在不同程度的地下水資源開(kāi)發(fā)利用不合理和農業(yè)用水嚴重浪費的情況，造成了部分地區出現區域性地下水位下降，平原地下水日漸枯竭，這就需要我們對一個(gè)地區的地表水與地下水體從宏觀(guān)上進(jìn)行調控，而水均衡研究就是其中之一。

 

  一個(gè)地區的水均衡研究，實(shí)質(zhì)就是應用質(zhì)量守恒定律去分析參與水循環(huán)的各要素的數量關(guān)系。地下水均衡是以地下水為對象的均衡研究。目的在于闡明某個(gè)地區在某一段時(shí)間內，地下水水量（熱量、鹽量）收入與支出間的數量關(guān)系。當補充與消耗量相等時(shí)，地下水（量與質(zhì)）處于均衡狀態(tài)：當補充量小于消耗量時(shí)，地下水處于負均衡狀態(tài)：當補充量大干消耗量時(shí)，地下水處于正均衡狀態(tài)。地下水在天然條件下，一般多處于均衡狀態(tài)。

 

  地下水資源收入與支出的數量關(guān)系，通常用地下水均衡方程來(lái)描述：地下水資源儲量的變化等于總補給量與總排泄量之差。地下水總補給量包括降水入滲補給量，河、渠、湖、庫等地表水體滲漏補給量，人工回灌補給量，灌溉回歸補給量，地下水側向徑流補給量，土壤水解凍補給量，越流補給量及區外流入量等。

 

  在天然條件下，對于一個(gè)含水層或含水系統而言，其周邊的補排環(huán)境具有相對穩定性，大氣水、地表水、土壤水與地下水的相互轉化關(guān)系基本上是穩定的。但是由于人類(lèi)經(jīng)濟活動(dòng)的開(kāi)展，諸如：墾殖耕耘，平整土地，開(kāi)渠引水，實(shí)施灌溉，修路挖溝，筑壩蓄水，鑿井抽水，礦坑疏干等，都會(huì )破壞地下水的天然均衡關(guān)系，改變地下水的天然動(dòng)態(tài)特性。隨著(zhù)經(jīng)濟建設發(fā)展，人類(lèi)活動(dòng)對地下水動(dòng)態(tài)和均衡的影響也越來(lái)越激烈，這種影響往往具有兩重性，既有利也有弊。

 

  以大田縣銀頂格——太華礦區為例：區內主要出露前震旦系麻源組片巖、變粒巖和石炭系林地組石英砂巖。巖石風(fēng)化強烈，殘坡積層、風(fēng)化帶厚度較大，普遍大于5m，主要含風(fēng)化帶孔隙潛水，富水性弱。礦山單個(gè)面積一般在0．05 -0. 5km2之間，僅個(gè)別達1.5km2左右，主要溪溝大合溝流集水面積32km2。

 

  對于單個(gè)礦山評估來(lái)講，開(kāi)采對植被及含水層的破壞面積小、相對于整個(gè)流域及水文地質(zhì)單元，地下水均衡破壞無(wú)影響或影響小。實(shí)際上由于流域內分布有幾十個(gè)礦山，累計開(kāi)采影響面積大于12km2，由于對植被、含水層的破壞，降雨后很快以地表徑流排泄，減少了降水的滲入量和土壤涵養水份功能，地下水涌水量明顯減少，含水層的富水性減弱，地下水位下降，對地下水均衡長(cháng)生了極大的破壞。

 

  人類(lèi)經(jīng)濟活動(dòng)對地下水動(dòng)態(tài)和均衡的影響，大致可歸納為通過(guò)以下三個(gè)方面產(chǎn)生影響：

 

  (1)通過(guò)改變表層土壤水理性質(zhì)產(chǎn)生的影響.

 

  由于經(jīng)過(guò)長(cháng)期墾殖耕耘和平整土地等農事活動(dòng)，使原先板實(shí)的表土逐漸形成具有一定深度的疏松耕作層，從而加大了局部表土層的給水度值，而且由于保堤作用增加了降水入滲補給地下水量，同時(shí)又因耕作層截斷毛細水上升通道，相應地抑制了強烈的潛水蒸發(fā)，減少垂向排泄量。

 

  (2)通過(guò)改變外界補排環(huán)境產(chǎn)生的影響.

 

  產(chǎn)生這方面影響的人類(lèi)經(jīng)濟活動(dòng)是大量的普遍的，例如開(kāi)渠引水，灌溉農田，筑壩雍水和建庫蓄水等人為措施，可以增加地表水滲入轉化為地下水的補給來(lái)源，加大地下水的補給量，抬高地下水位，也可能由此形成地下水位持續上升，甚至招致土壤鹽漬化。又如挖溝修路，農田排水和礦坑疏干等人類(lèi)活動(dòng)，都為地下水排泄轉化為地表水創(chuàng )造條件，加大了地下水排泄量，降低了地下水位。

 

  (3)直接改變地下水位產(chǎn)生的影響.

 

  直接改變地下水位的人工措施也很普遍，如鑿井提水灌溉，抽取地下水供應城鎮用水等開(kāi)發(fā)利用地下水，直接降低了地下水位。由于地下水位下降，一方面可以減少潛水蒸發(fā)，加大降水入滲補給量，另一方面還可導致鄰近地區的地下水向開(kāi)采區匯集，增加地下水的可開(kāi)采量。但是，如果長(cháng)期過(guò)量開(kāi)采地下水，超過(guò)地下水補給量，則會(huì )引起地下水位持續下降，形成大面積下降漏斗，導致水源枯竭，水質(zhì)惡化，在沿海地帶則會(huì )引起海水內侵等不良后果。

 

  人類(lèi)活動(dòng)對均衡和動(dòng)態(tài)的影響不一定就會(huì )產(chǎn)生不良后果，如合理規劃與建設，可根據當地實(shí)際條件，改變局部的水資源狀態(tài)，使其向有利于地下水儲存與利用的方向發(fā)展。如中國山區與平原接觸地帶，山前均分布有一系列的沖洪積扇，含水層厚度一般較大，顆粒較粗，有巨大的、良好的儲水空間，是大型的天然地下水庫，可以人為地利用這一條件，對變率很大的水資源進(jìn)行年內或多年的調節。應充分利用山前地下含水層儲存空間巨大、蒸發(fā)量極小的自然條件，變地表水庫調蓄為“地下水庫”調蓄，最大限度減小地表水無(wú)效蒸發(fā)損失，充分發(fā)揮泉水在綠洲地帶的灌溉作用。在低平原地區以發(fā)展井灌為主或井渠結合，通過(guò)地下水開(kāi)發(fā)利用調控潛水位埋深，變地下水無(wú)效蒸發(fā)為有效蒸騰就等于最有效的“開(kāi)源’：同時(shí)還有利于鹽堿地的改造。

 

  地下水均衡中的各項要素在不同地區所占的比重不同。如地下水埋藏較淺的平原地區，降雨入滲補給量及地下水擴散補給土壤水量為主要收支項：大量利用地表水和地下水進(jìn)行灌溉的地區，灌溉回歸補給量與人工開(kāi)采量為主要收支項：山前洪積扇地區，地下徑流為主要收支項等。不同時(shí)段的地下水均衡特點(diǎn)也不同，如多年平均地下水均衡中的儲量變化等于零等。地下水均衡是地下水文學(xué)的一個(gè)基本理論與方法。利用地下水均衡關(guān)系，可估算地下水資源數量及研究各種水資源相互間的轉換關(guān)系。

 

  研究地下水動(dòng)態(tài)與均衡，對于認識區域水文地質(zhì)條件、水量和水質(zhì)評價(jià)、水資源的合理開(kāi)發(fā)與管理，以及水文地質(zhì)基礎理論研究等，都具有非常重要的意義。任何目的、任何勘查階段的水文地質(zhì)調查，都必須重視地下水動(dòng)態(tài)與均衡的研究工作。由于對地下水動(dòng)態(tài)規律的認識，往往要經(jīng)過(guò)相當長(cháng)時(shí)間的資料積累才能得出結論，因此在水文地質(zhì)調查中，應盡早開(kāi)展地下水動(dòng)態(tài)與均衡的研究。